張暉

摘 要：鐵路貨車進(jìn)廠大修時(shí)需檢修及焊接的零部件基本都在車廂底部。為了保證焊接質(zhì)量，需采用平面焊接，不允許側(cè)焊更不允許仰焊。這是原鐵道部的硬性規(guī)定。但由于鐵路貨車車型很多，有棚車、敞車、平車等。每種車又分為不同的型號(hào)，每種車型的長(zhǎng)度、重心位置都不同。所以各鐵路貨車的新造廠、大修廠、車輛段等各個(gè)單位都配備了很多臺(tái)鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)，以保證修、造的鐵路貨車可進(jìn)行180°的翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)車廂底部的零部件的平面焊接，滿足部標(biāo)的要求。針對(duì)這種行業(yè)現(xiàn)狀，我研究設(shè)計(jì)了鐵路貨車通用式翻車機(jī)以滿足所有鐵路貨車翻轉(zhuǎn)以滿足各相關(guān)單位的工作需要。

關(guān)鍵詞：鐵路；貨車；通用式翻車機(jī)；設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)背景

目前國(guó)內(nèi)使用的貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)只能翻轉(zhuǎn)某種固定的車型，翻轉(zhuǎn)不同車型要配備很多臺(tái)鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)，每臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)的投資都是近百萬(wàn)，這就造成了很大的投資浪費(fèi)。更主要的浪費(fèi)是工廠無(wú)法進(jìn)行均衡生產(chǎn)，以南車石家莊車輛公司、北車沈陽(yáng)車輛公司為例。這兩個(gè)國(guó)內(nèi)具有較大規(guī)模的鐵路貨車修理企業(yè)都設(shè)有六至八個(gè)修理工區(qū)，每個(gè)工區(qū)都裝有一臺(tái)鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)，但這臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)只能翻轉(zhuǎn)一種車型。若某個(gè)時(shí)間段進(jìn)廠大修的貨車都是敞車，那么就只有某一工區(qū)可以生產(chǎn)，其他工區(qū)因沒(méi)有適合車型的翻轉(zhuǎn)機(jī)就無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)，處于閑置狀態(tài)。上述兩公司經(jīng)常遇到這種情況，某一工區(qū)加班加點(diǎn)、還無(wú)法完成修理任務(wù)，而其他工區(qū)沒(méi)任務(wù)只能放假。這就造成了極大的人員浪費(fèi)、場(chǎng)地浪費(fèi)，長(zhǎng)期制約了公司的修車產(chǎn)量。為此設(shè)計(jì)能夠滿足所有鐵路貨車翻轉(zhuǎn)使用的通用鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)成為解決這一生產(chǎn)難題的突破口。

2 通用鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)工作原理分析

某一物體若要穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)，就要保證這個(gè)物體的旋轉(zhuǎn)中心是在這個(gè)物體的重心上，否則這個(gè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生偏心力，使這個(gè)物體無(wú)法保證平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。鐵路貨車更是如此，因?yàn)殍F路貨車的重量都在十幾噸以上、翻轉(zhuǎn)時(shí)必須保證平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。這就需要設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)機(jī)有一套自動(dòng)的重心調(diào)整機(jī)構(gòu)，以滿足不同車型翻轉(zhuǎn)的需要。

貨車要轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)必須有牢固的卡緊裝置，只有將貨車?yán)喂痰目ㄔ诜D(zhuǎn)梁上，才能保證貨車安全的翻轉(zhuǎn)。而鐵路貨車車型不同長(zhǎng)度就不同，棚車長(zhǎng)度為15.5m、敞車長(zhǎng)度為12.5m、平車長(zhǎng)度為13m，所以要求設(shè)計(jì)的卡緊裝置隨車型長(zhǎng)度的變化而改變卡緊位置。這就需要一套自動(dòng)的卡緊長(zhǎng)度位置調(diào)整機(jī)構(gòu)。

因?yàn)殍F路貨車的尺寸很大，如鐵路棚車車廂部分、高4m、寬3m、長(zhǎng)度15.5m，需要很大的翻轉(zhuǎn)半徑。翻轉(zhuǎn)完成后還需要操作人員到貨車上面去進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)，所以需要最大限度的降低、翻轉(zhuǎn)完成后貨車的高度。這就需要有一套升降機(jī)構(gòu)，其作用是：滿足翻轉(zhuǎn)半徑的需要貨車翻轉(zhuǎn)時(shí)升起，完成翻轉(zhuǎn)后落下，以便于施工人員在翻轉(zhuǎn)后的車廂底部進(jìn)行各種作業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)貨車能夠?qū)崿F(xiàn)180°轉(zhuǎn)動(dòng)、就必須有一套翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。支撐機(jī)構(gòu)則作為以上各種機(jī)構(gòu)、需翻轉(zhuǎn)貨車的安裝和支撐平臺(tái)。

3 鐵路貨車通用式翻車機(jī)的硬件設(shè)計(jì)

通過(guò)鐵路貨車翻轉(zhuǎn)機(jī)工作原理分析進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括：重心調(diào)整機(jī)構(gòu)、卡緊長(zhǎng)度位置調(diào)整機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)等5部分。

3.1 重心調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)備兩端可移動(dòng)支撐塊的安裝連接端面各安裝有一套大型的T型絲杠副，絲杠副的大螺母上安裝架車用的連接橫梁。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)即可帶動(dòng)絲杠母上下移動(dòng)，已達(dá)到調(diào)整不同車型重心高的目的。絲杠母可以移動(dòng)的距離滿足重心高最大距離的要求。不同車型、重心調(diào)整用PLC控制，即在操作臺(tái)上只要按動(dòng)車型按鈕，機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)調(diào)整所需翻轉(zhuǎn)車型的重心位置、卡緊長(zhǎng)度位置、翻轉(zhuǎn)半徑高度位置。絲杠的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力由在絲杠軸端安裝的一臺(tái)3kW的減速電機(jī)提供。

3.2 卡緊長(zhǎng)度位置調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)備連接橫梁的一端，安裝可水平移動(dòng)導(dǎo)軌副，導(dǎo)軌座上國(guó)定有鐵路貨車翻轉(zhuǎn)卡緊用的夾具，導(dǎo)軌座帶著夾具在導(dǎo)軌上移動(dòng)、這就滿足了不同長(zhǎng)度車型卡緊固定的需要。導(dǎo)軌座的移動(dòng)由一套T型絲杠副實(shí)現(xiàn)。絲杠的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力由安裝在連接橫梁上的一臺(tái)1kW的減速電機(jī)提供。

3.3 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

升降機(jī)構(gòu)主要由：兩個(gè)滿足升降需要（行程、推力、穩(wěn)定性）的油缸組成。

油缸安裝在支撐框架的底座上，油缸活塞桿端頭用球面結(jié)構(gòu)與安裝有主旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)滑塊底部連接，其作用是推動(dòng)移動(dòng)滑塊實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。

3.4 翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由：轉(zhuǎn)動(dòng)主軸、支承軸承及軸承盒、前法蘭、180°擺動(dòng)油缸、移動(dòng)滑塊組成。

轉(zhuǎn)動(dòng)主軸、支承軸承及軸承盒安裝在移動(dòng)滑塊上，前法蘭安裝在輸出端、用于安裝重心高調(diào)整機(jī)構(gòu)。軸后端裝有180°擺動(dòng)油缸，用于驅(qū)動(dòng)主旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)所修理或新造鐵路貨車的翻轉(zhuǎn)。

移動(dòng)滑塊安裝在制成框架的軌道內(nèi)，其作用是作為主旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的安裝平臺(tái)，并可在升降機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下、在支撐框架的軌道內(nèi)上下移動(dòng)、從而實(shí)現(xiàn)不同車型翻轉(zhuǎn)半徑和翻轉(zhuǎn)后將所修理或新造鐵路貨車降至最低高度的需要。

翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在設(shè)備的兩端各設(shè)一套。

3.5 支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為整套設(shè)備的支撐和設(shè)備其他部件的安裝平臺(tái)、為箱式框架結(jié)構(gòu)，設(shè)備的兩端各設(shè)一套。支撐框架內(nèi)安裝有可調(diào)節(jié)間隙的軌道及油缸安裝座。

4 鐵路貨車通用式翻車機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鐵路貨車通用翻車機(jī)的液壓系統(tǒng)主要由：液壓動(dòng)力元件—變量柱塞泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、液壓控制元件—各類控制閥、液壓執(zhí)行元件—各種油缸、液壓輔助元件—油箱、濾器、壓力表等組成。液壓系統(tǒng)的控制由PLC編程后半自動(dòng)控制。

5 鐵路貨車通用式翻車機(jī)的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電控系統(tǒng)主要包括：PLC程序控制器、常規(guī)的電控裝置、安全保護(hù)裝置等組成。電控系統(tǒng)的控制要求是按照翻車機(jī)的使用要求編制的。

6 結(jié)語(yǔ)

鐵路貨車通用翻車機(jī)在2014年在中車石家莊車輛公司建造完成3臺(tái)，并投入使用。通過(guò)上萬(wàn)輛車的翻轉(zhuǎn)作業(yè)證明其性能先進(jìn)、快捷、運(yùn)行安全可靠。完全解決了困擾公司多年的貨車修理、新造無(wú)法均衡生產(chǎn)的難題。

參考文獻(xiàn)

[1]丁煒，魏孔平.可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社工業(yè)裝備與信息工程出版中心，2004.

[2]侯美華.可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用[J].電氣開關(guān)，2000，（6）：33-35.

（作者單位：河北經(jīng)濟(jì)管理學(xué)校）